JP2000278897A - モータ - Google Patents

モータ

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JP2000278897A
JP2000278897A JP11080166A JP8016699A JP2000278897A JP 2000278897 A JP2000278897 A JP 2000278897A JP 11080166 A JP11080166 A JP 11080166A JP 8016699 A JP8016699 A JP 8016699A JP 2000278897 A JP2000278897 A JP 2000278897A
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motor
cover
permanent magnet
rotor
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JP11080166A
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Yoshiyuki Shibata
由之 柴田
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Toyoda Koki KK
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Toyoda Koki KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁石の飛散防止用のカバーを備えてもトルク
が低下しないモータを提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータ10は、コイル44の
配設されたステータ50と、永久磁石34に周設された
ロータ30とからなり、該永久磁石34の外周には、飛
散防止用カバー20が配設されている。カバー20の永
久磁石34と接触する箇所を磁性体にしてあるため、エ
アーギャップを等価的に小さくでき、モータのトルクを
高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、永久磁石を用い
るモータに関し、特に、該永久磁石の飛散防止用のカバ
ーを備えるモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、小型の可変速モータとして、ブラ
シレスDCモータが広く用いられている。このブラシレ
スDCモータは、ロータの表面に永久磁石を張り付けて
ある。通常、ブラシレスDCモータでは、外部からの振
動や衝撃により永久磁石が割れても飛散しないように、
永久磁石の表面に非磁性体の、一般にはステンレス製の
カバーが配設されている。このようにな、カバーを設け
た構成としては、例えば、特開平8−159062号に
開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、飛散防
止用カバーを備えると、永久磁石とコイルとの間のエア
ーギャップが大きくなり、モータのトルクが低下すると
いう課題があった。即ち、該カバーは、隣接配置された
永久磁石間での磁束漏れを引き起こさないように非磁性
体で構成されているが、非磁性体で構成してあるのため
に磁気抵抗が空気と同等に高く、一種のエアーギャップ
として永久磁石とコイル間で磁束を通り難くするため、
モータのトルクを低下させていた。
【0004】請求項1〜3は、上述した課題を解決する
ためになされたものであり、その目的とするところは、
磁石の飛散防止用のカバーを備えてもトルクが低下しな
いモータを提供することにある。
【0005】請求項4〜6は、トルクを高めることがで
きるモータを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1は、上記目的を
達成するため、永久磁石と、該永久磁石にトルクを発生
させるコイルとを備えて成るモータであって、永久磁石
の表面に配設した非磁性体のカバーの、当該永久磁石と
接触する箇所を磁性体にしたことを技術的特徴とする。
【0007】請求項2は、請求項1において、前記カバ
ーは、オーステナイト系ステンレスからなり、冷間加工
した箇所の磁性が非磁性体から磁性体に変換されること
を技術的特徴とする。
【0008】請求項3は、請求項1において、前記カバ
ーは、析出硬化系ステンレスからなり、熱処理を施した
箇所の磁性が非磁性体から磁性体に変換されることを技
術的特徴とする。
【0009】請求項4は、コイルを軸方向に対して同心
方向に巻回してなるモータにおいて、非磁性体のシャフ
トの一部を、コイルに発生する磁束の磁路をなすように
磁性体にしたことを技術的特徴とする。
【0010】請求項5は、請求項4において、前記シャ
フトは、オーステナイト系ステンレスからなり、冷間加
工した箇所の磁性が非磁性体から磁性体に変換されるこ
とを技術的特徴とする。
【0011】請求項6は、請求項4において、前記シャ
フトは、析出硬化系ステンレスからなり、熱処理を施し
た箇所の磁性が非磁性体から磁性体に変換されることを
技術的特徴とする。
【0012】請求項1では、カバーを、永久磁石と接触
する箇所を磁性体にしてあるため、該カバーがエアーギ
ャップとならない。即ち、エアーギャップを等価的に小
さくできるため、モータのトルクを高めることができ
る。
【0013】請求項4では、シャフトの一部を、コイル
に発生する磁束の磁路をなすように磁性体にしてあるた
め、シャフト側に固定されたロータ(又はステータ)の
径を等価的に大きくでき、トルクを高めることができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係るモ
ータについて図を参照して説明する。図1は第1実施態
様に係るブラシレスDCモータの構成を示している。図
1(A)は、ブラシレスDCモータ10の縦断面図であ
り、図1(B)は、図1(A)中に示すロータ30のB
−B断面図である。ブラシレスDCモータ10は、シャ
フト12側に固定されたロータ30と、ハウジング42
側に固定されたコイル44を備えるステータ50とから
なり、ロータ30の外周には、4極の永久磁石34が配
設され、該永久磁石34の外周には、永久磁石34の飛
散防止用の筒状カバー20が配設されている。このブラ
シレスDCモータ10においては、ロータ30(即ち、
カバー20の表面)とステータ50との間のエアーギャ
ップGは、例えば0.2mmに設定されている。
【0015】該シャフト12には、コイル44と永久磁
石34との相対位置を検出するためのホールIC(図示
せず)からなる位置センサ14が取り付けられている。
該ブラシレスDCモータ10は、ホールICの出力に応
じて、コイル44の通電を切り替えることにより駆動さ
れる。
【0016】図2(A)に、該ブラシレスDCモータに
用いられているカバー20を図1(A)のC側から見た
状態を、また、図2(B)に該カバー20の側面図を示
す。カバー20は、ロータ30から永久磁石34が剥離
するのを防止すると共に、外部からの振動や衝撃により
永久磁石34が割れても飛散しないようにするために配
設され、所定の厚み、例えば0.2mmの円筒形状に形成
されている。
【0017】該カバー20は、例えばSUS301(1
7Cr−7Ni)、SUS303(18Cr−8Ni−
高S)、SUS304(18Cr−8Ni)、SUS3
04L(18Cr−9Ni−低C)等のオーステナイト
系ステンレスから構成されている。係るオーステナイト
系ステンレスは、非磁性体であるが、図中でαで示す永
久磁石34と対応する部位は、冷間加工が施されること
により、磁性体に物性が変換されている。一方、図中で
βで示す部位は、非磁性体のままであり、高い磁気抵抗
を有する。このため、該カバー20を介して隣接する永
久磁石34間での磁束漏れが少ない。
【0018】このカバー20は、平板状のオーステナイ
ト系ステンレス板の所定部位に圧延等の冷間加工を施し
てから溶接して、筒状にすることも、あるいは、筒状の
ステンレス板の所定部位に冷間加工を施し、当該部位を
磁性体にすることも可能である。例えば、図2(C)に
示すカバー20の冷間加工前の状態で、永久磁石34と
対応する部位に冷間圧延すると、この場合には図2
(D)で示すようになり、このαで示す部位が磁性体と
なる。このように図2(D)のようにカバー20の厚肉
部(非磁性体部)βを残すことにより、永久磁石34の
ずれを防止することができる。そして、該カバー20
を、磁性体にされた部位αが永久磁石34に対応するよ
うにロータ30へ取り付けることにより、ブラシレスD
Cモータ10に組み付けられる。
【0019】従来技術のカバーは、全て非磁性体で構成
されていたため、磁気抵抗がほぼ空気と等しく、エアー
ギャップが事実上、カバーの厚み分増大していた。例え
ば、ロータ−ステータ間のギャップが0.2mmで、カバ
ーの厚みが0.2mmの場合、エアーギャップがカバーの
厚み分だけ増大して0.4mmになっていた。これに対し
て、第1実施形態のブラシレスDCモータ10において
は、永久磁石34と接触する箇所を磁性体にしてあるた
め、該カバー20がエアーギャップとならない。即ち、
ロータ30−ステータ50間の0.2mmのギャップのみ
が、エアーギャップとなるため、ブラシレスモータ10
のトルクを増大させることができる。また、この第1実
施形態では、永久磁石34の表面に磁性体αがあるの
で、磁束の集中が永久磁石に起こらず、減磁し難くな
る。
【0020】引き続き、本発明の第2実施形態に係るモ
ータについて、図3及び図4を参照して説明する。図1
を参照して上述したブラシレスDCモータ10において
は、ロータ側に永久磁石が取り付けられていた。これに
対して、第2実施形態のDCモータ110では、ステー
タ側に永久磁石が取り付けられている。
【0021】図3(A)は、DCモータ110の縦断面
図であり、図3(B)は、図3(A)中に示すステータ
150のB−B断面図である。DCモータ110は、シ
ャフト112側に固定されたロータ130と、ハウジン
グ142側に固定された永久磁石144を備えるステー
タ150とからなり、ロータ130の外周には、コイル
134が配設され、永久磁石144の内側には、永久磁
石144の飛散防止用の筒状カバー120が配設されて
いる。このDCモータ110においては、ロータ130
とステータ150(即ち、カバー120の表面)との間
のエアーギャップGは、例えば0.2mmに設定されてい
る。
【0022】該シャフト112には、コイル134への
通電を切り替えるためのコンミュテータ116が取り付
けられており、ブラシ118を介して該コイル134へ
の通電がなされる。
【0023】図4(A)に、該DCモータ110に用い
られているカバー120を、図3(A)のC側から見た
状態を、図4(B)に該カバー120の側面図を示す。
カバー120は、外部からの振動や衝撃により永久磁石
144が割れても飛散しないようにするために配設さ
れ、所定の厚み、例えば0.2mmの円筒形状に形成され
ている。
【0024】該カバー120は、例えばSUS630
(17Cr−4Ni−4Cu−Nb)、SUS631
(17Cr−7Ni−1Al)等の析出硬化系ステンレ
スから構成されている。係る析出硬化系ステンレスは、
非磁性体であるが、図中でαで示す永久磁石144と対
応する部位は、熱処理が施されることにより、磁性体に
物性が変換されている。一方、図中でβで示す部位は、
非磁性体のままであり、高い磁気抵抗を有する。このた
め、該カバー120を介して隣接する永久磁石144間
で磁束漏れが少ない。
【0025】このカバー120は、平板状の析出硬化系
ステンレス板の所定部位に電子ビーム照射等の固溶化熱
処理を施してマルテンサイト変態を起こさせてから溶接
して、筒状にすることも、あるいは、筒状のステンレス
板の所定部位に熱処理を施し、当該部位を磁性体にする
ことも可能である。そして、該カバー120を、磁性体
にされた部位αが永久磁石144に対応するようにステ
ータ150へ取り付けることにより、DCモータ110
に組み付けられる。
【0026】従来技術のカバーは、全て非磁性体で構成
されていたため、磁気抵抗がほぼ空気と等しく、エアー
ギャップが事実上、カバーの厚み分増大していた。例え
ば、ロータ−ステータ間のギャップが0.2mmで、カバ
ーの厚みが0.2mmの場合、エアーギャップがカバーの
厚み分だけ増大して0.4mmになっていた。これに対し
て、第2実施形態のDCモータ110においては、永久
磁石144と接触する箇所を磁性体にしてあるため、カ
バー120がエアーギャップとならない。即ち、ロータ
130−ステータ150間のギャップが0.2mmのみ
が、エアーギャップとなるため、DCモータ110のト
ルクを増大させることができる。また、この第1実施形
態では、永久磁石144の表面に磁性体αがあるので、
磁束の集中が永久磁石に起こらず、減磁し難くなる。
【0027】引き続き、本発明の第3実施形態に係るモ
ータについて説明する。図5(A)は、第3実施態様に
係るステッピングモータ210の縦断面を示し、図5
(B)は、図5(A)中のステッピングモータ210の
B−B断面を示している。このステッピングモータ21
0は、シャフト212に固定されたロータ230が、ス
テータ220の内側に配置されるインナーロータ・タイ
プとして構成されている。この第3実施形態のステッピ
ングモータ210では、ロータ230が3組の円筒状ロ
ータ体232U、232V、232Wからなり、各ロー
タ体の中央部に環状溝240が形成されている。そし
て、該環状溝240内に、ステータ220側に一端が固
定されたコイル250U、250V、250Wが収容さ
れている。
【0028】該ロータ体232Uは、その径方向の外周
に突極構造のティース234が配置されている。ロータ
体232U及びロータ体232Vの間、及び、ロータ体
232V及びロータ体232Wの間には、非磁性体であ
るアルミニウム製のスペーサ242が介在されてシャフ
ト212に固定されている。
【0029】一方、ステータ220として、上述したロ
ータ体232U、232V、232Wにそれぞれ対応さ
せて3組のステータ体220U、220V、220Wが
配設されている。該ステータ体220U、220V、2
20Wは、環状の磁性体からなり、この径方向の内周に
は突極構造のティース224が形成されている。該ティ
ース224は、ロータ体232U、232V、232W
の回転の軸方向に対して2分割されている。該ステータ
体220U及びステータ体220Vの間、ステータ体2
20V及び220Wの間は、非磁性体であるアルミニウ
ム製のスペーサ244が介在されハウジング214に固
定されている。一方、上記ロータ230側のシャフト2
12は、ベアリング248を介して該ハウジング214
に回転可能に固定されている。
【0030】このステッピングモータ210は、コイル
250U、250V、250Wへ120度位相が異なる
正弦波交流を印加することで、ステータ体220Uとロ
ータ体232Uとを通る磁束が、また、ステータ体22
0Vとロータ体232Vとを通る磁束が、更に、ステー
タ体220Wとロータ体232Wとを通る磁束が形成さ
れ、ステータ側のティース224とロータ側ティース2
34との間に、吸引力が発生して、ロータ230側にト
ルクを発生させる。
【0031】このステッピングモータ210において
は、シャフト212がオーステナイト系ステンレスから
構成され、上記各円筒状ロータ体232U、232V、
232Wに対応する部位αが、磁性体になるよう冷間加
工されている。一方、ハウジング214のステータ体2
20U、220V、220Wに対応する部位αが、同様
に磁性体になるように冷間加工されている。すなわち、
図5(C)に示すシャフト212の冷間加工前の状態
で、βの部分に冷間転造を施すことにより磁性体に変え
ている。この図5(C)に示すβをセレーションに成形
することにより、ロータ230のずれを防止できる。
【0032】この第3実施形態のステンレス210にお
いては、シャフト212の一部をロータの磁路の一部と
し、ハウジング214の一部をステータ220の磁路の
一部とすることができるので、ロータ径及びステータ径
を等価的に大きくでき、高いトルクを発生することがで
きる。
【0033】なお、この第3実施形態においては、ロー
タがステータの内側に配設されるインナーロータ・タイ
プを挙げた。この代わりに、ステータがロータの内側に
配設されるアウターロータ・タイプのステッピングモー
タにおいても、ステータシャフトの一部を磁性体とし、
また、ロータを保持するロータハウジングの一部を磁性
体とすることで、ロータ径を等価的に大きくしてトルク
を高めることが可能である。
【0034】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、永久磁石と接触する箇所を磁性体にしてあるためカ
バーがエアーギャップとならない。即ち、エアーギャッ
プを等価的に小さくできるため、モータのトルクを高め
ることができる。
【0035】また、請求項4の発明によれば、シャフト
の一部を、コイルに発生する磁束の磁路をなすように磁
性体にしてあるため、シャフト側に固定されたロータ
(又はステータ)の径を等価的に大きくでき、トルクを
高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は、本発明の第1実施形態に係るブ
ラシレスDCモータの縦断面図であり、図1(B)は、
図1(A)中のロータのB−B断面図である。
【図2】図2(A)は、図1(A)に示すブラシレスD
Cモータに用いられているカバーのC矢視図であり、図
2(B)は、側面図であり、図2(C)及び図(D)は
正面図である。
【図3】図3(A)は、本発明の第2実施形態に係るD
Cモータの縦断面図であり、図3(B)は、図3(A)
中のロータのB−B断面図である。
【図4】図4(A)は、図3(A)に示すDCモータに
用いられているカバーのC矢視図であり、図4(B)
は、側面図である。
【図5】図5(A)は、本発明の第3実施形態に係るス
テッピングモータの縦断面図であり、図5(B)は、図
5(A)中のステッピングモータのB−B断面図であ
り、図5(C)はシャフトの側面図である。
【符号の説明】
10 モータ 20 カバー 30 ロータ 34 永久磁石 44 コイル 50 ステータ 110 モータ 120 カバー 130 ロータ 144 永久磁石 150 ステータ 210 ステッピングモータ 212 シャフト 220 ステータ 230 ロータ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石と、該永久磁石にトルクを発生
    させるコイルとを備えて成るモータであって、 永久磁石の表面に配設した非磁性体のカバーの、当該永
    久磁石と接触する箇所を磁性体にしたことを特徴とする
    モータ。
  2. 【請求項2】 前記カバーは、オーステナイト系ステン
    レスからなり、冷間加工した箇所の磁性が非磁性体から
    磁性体に変換されることを特徴とする請求項1に記載の
    モータ。
  3. 【請求項3】 前記カバーは、析出硬化系ステンレスか
    らなり、熱処理を施した箇所の磁性が非磁性体から磁性
    体に変換されることを特徴とする請求項1に記載のモー
    タ。
  4. 【請求項4】 コイルを軸方向に対して同心方向に巻回
    してなるモータにおいて、 非磁性体のシャフトの一部を、コイルに発生する磁束の
    磁路をなすように磁性体にしたことを特徴とするモー
    タ。
  5. 【請求項5】 前記シャフトは、オーステナイト系ステ
    ンレスからなり、冷間加工した箇所の磁性が非磁性体か
    ら磁性体に変換されることを特徴とする請求項4に記載
    のモータ。
  6. 【請求項6】 前記シャフトは、析出硬化系ステンレス
    からなり、熱処理を施した箇所の磁性が非磁性体から磁
    性体に変換されることを特徴とする請求項4に記載のモ
    ータ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1257039A2 (en) * 2001-05-08 2002-11-13 Delphi Technologies, Inc. Parallelogram shaped permanent magnet for brushless motor rotor
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